【分享】污水處理中自動化儀表設計與應用！！！
產品名稱：【分享】污水處理中自動化儀表設計與應用！！！
- 發布日期：2020-11-23
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隨著我國的(de)經濟快速發展與(yu)工業化(hua)程度增(zeng)(zeng)加，對(dui)于水(shui)資源的(de)污(wu)(wu)(wu)染(ran)也在加劇(ju)，尤其是城(cheng)市污(wu)(wu)(wu)水(shui)與(yu)工業污(wu)(wu)(wu)水(shui)的(de)排放量(liang)增(zeng)(zeng)加致(zhi)使(shi)水(shui)質污(wu)(wu)(wu)染(ran)日趨嚴(yan)重(zhong)。國家對(dui)于水(shui)資源的(de)保護日益重(zhong)視，加大了(le)對(dui)城(cheng)市污(wu)(wu)(wu)水(shui)與(yu)工業污(wu)(wu)(wu)水(shui)的(de)治理(li)(li)力度，對(dui)于達到各種污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)工藝過程的(de)最佳效果、處(chu)理(li)(li)設備的(de)正常(chang)運行、準確監(jian)測污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)的(de)水(shui)質、水(shui)量(liang)等都提出了(le)更高的(de)要求，這就對(dui)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)中的(de)自動(dong)化(hua)儀表的(de)設計(ji)與(yu)應用(yong)提出了(le)新的(de)要求。
1 自動化儀表在污水處理中的重要性
在(zai)現(xian)代化(hua)(hua)(hua)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)，無論(lun)采用(yong)(yong)何種工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)，其工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)都(dou)存在(zai)大量需(xu)要(yao)(yao)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)的(de)(de)參(can)數，因此(ci)目(mu)前(qian)大型生活污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)廠或(huo)者工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)廠一般都(dou)設(she)有液位、液位差(cha)、流量、壓(ya)力、pH值(zhi)、溫(wen)度、溶解氧(yang)、污(wu)(wu)泥濃度、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)還原電位、污(wu)(wu)泥界面、在(zai)線(xian)BOD、在(zai)線(xian)COD、在(zai)線(xian)氨氮、在(zai)線(xian)總(zong)磷等自(zi)(zi)動化(hua)(hua)(hua)儀(yi)表(biao)。通(tong)過(guo)(guo)這些(xie)(xie)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)儀(yi)表(biao)獲取的(de)(de)各(ge)(ge)種工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)參(can)數從而對(dui)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)(de)各(ge)(ge)種工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)設(she)備進行(xing)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)，協調(diao)供需(xu)之間(jian)、系統各(ge)(ge)組成部分之間(jian)、各(ge)(ge)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)之間(jian)的(de)(de)關系，以(yi)(yi)便使各(ge)(ge)種設(she)備與(yu)設(she)施得到更充分、合理(li)的(de)(de)使用(yong)(yong)。其中(zhong)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)(de)一些(xie)(xie)重要(yao)(yao)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)參(can)數例如(ru)溶氧(yang)值(zhi)、曝氣量等都(dou)是保證(zheng)(zheng)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)自(zi)(zi)動控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)重要(yao)(yao)保證(zheng)(zheng)，通(tong)過(guo)(guo)這些(xie)(xie)儀(yi)表(biao)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)值(zhi)來自(zi)(zi)動調(diao)節和控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)設(she)備的(de)(de)合理(li)運(yun)行(xing)。這些(xie)(xie)自(zi)(zi)動化(hua)(hua)(hua)儀(yi)表(biao)不僅對(dui)于(yu)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)起著不可(ke)替代的(de)(de)指導作用(yong)(yong)，同時也(ye)可(ke)以(yi)(yi)多工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)處(chu)理(li)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)進行(xing)監控(kong)(kong)報警，保障(zhang)生產和設(she)備安全，而且還起著向相(xiang)關管理(li)部門提過(guo)(guo)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)指標的(de)(de)重要(yao)(yao)作用(yong)(yong)。綜上所述，可(ke)以(yi)(yi)看到自(zi)(zi)動化(hua)(hua)(hua)儀(yi)表(biao)對(dui)于(yu)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)起著重要(yao)(yao)的(de)(de)作用(yong)(yong)，是計算機控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)前(qian)提條件和自(zi)(zi)動化(hua)(hua)(hua)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)基(ji)礎。
2 主要儀表設計與應用
2.1 污水處理常用儀表分類
在污(wu)水(shui)處理中的(de)自動化儀(yi)(yi)表(biao)(biao)主(zhu)要分(fen)(fen)(fen)為熱(re)(re)工儀(yi)(yi)表(biao)(biao)和成分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)。熱(re)(re)工儀(yi)(yi)表(biao)(biao)主(zhu)要包括溫度、壓力、液位、流(liu)量(liang)這(zhe)些(xie)物理量(liang)檢測(ce)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)，熱(re)(re)工儀(yi)(yi)表(biao)(biao)大(da)致(zhi)都(dou)由測(ce)量(liang)元件(傳感器)部分(fen)(fen)(fen)、中問傳送(song)部分(fen)(fen)(fen)和顯示(shi)部分(fen)(fen)(fen)(包括變(bian)換成其他信號)構成。成分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)在污(wu)水(shui)處理過(guo)程中常(chang)常(chang)稱之為水(shui)質分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)，例如(ru)溶解(jie)氧儀(yi)(yi)、在線(xian)BOD儀(yi)(yi)、在線(xian)COD儀(yi)(yi)等。這(zhe)部分(fen)(fen)(fen)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)的(de)主(zhu)要特點是專用(yong)性強(qiang)，形式多(duo)樣化，但每(mei)種(zhong)成分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)(yi)的(de)適用(yong)范圍往(wang)往(wang)都(dou)限于(yu)某種(zhong)介(jie)質成分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)。
2.2 溫度與壓力儀表
在厭氧消化過(guo)程中為保證其正(zheng)常良好反應，介(jie)質溫度需要(yao)保持(chi)在一定的(de)溫度范(fan)圍內，因此需要(yao)設(she)(she)置溫度檢測點(dian)，通常設(she)(she)計的(de)典型熱敏元件是(shi)鉑熱電阻(zu)。由于(yu)熱電阻(zu)信號需要(yao)自動控制系統配套專用熱電阻(zu)模塊，而(er)水處理過(guo)程中的(de)溫度監測點(dian)并不多，因此可以考慮在儀表設(she)(she)計時采用溫度變(bian)送器(qi)將熱電阻(zu)信號轉(zhuan)換(huan)為4～20mA信號從而(er)接入標準的(de)模擬量(liang)模塊。
污水處理中(zhong)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)檢測多為泵出口處設置就地壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)表或則(ze)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)變送(song)器(qi)，如果(guo)需要設置壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)變送(song)器(qi)則(ze)多選(xuan)用目前應用非常廣(guang)泛技術也很成熟(shu)的智能型壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)變送(song)器(qi)，以便于通過配(pei)合手操(cao)器(qi)對壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)變送(song)器(qi)進行量程設置、調(diao)零等操(cao)作。
2.3 流量儀表
相對而言，在污(wu)水處理中流(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)是(shi)非常(chang)重要的(de)一(yi)類儀(yi)表(biao)。污(wu)水處理廠的(de)進出水水量(liang)(liang)(liang)、回流(liu)污(wu)泥量(liang)(liang)(liang)、曝(pu)氣量(liang)(liang)(liang)以(yi)及消化池產氣量(liang)(liang)(liang)等都是(shi)工(gong)藝生產所必須測量(liang)(liang)(liang)的(de)流(liu)量(liang)(liang)(liang)參數。另外，為了對污(wu)水處理廠的(de)運(yun)行經濟效果進行考核、分析，也要依靠流(liu)量(liang)(liang)(liang)測量(liang)(liang)(liang)儀(yi)表(biao)來提供(gong)必要的(de)數據。
在污水處理廠流(liu)量測量儀表中，目前(qian)應用較為廣(guang)泛(fan)的是電磁流(liu)量計(ji)(ji)、超聲波流(liu)量計(ji)(ji)、差壓式流(liu)量計(ji)(ji)以及明渠流(liu)量計(ji)(ji)，相關性能等參數見圖1。
2.3.1 電磁流量計
電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)是(shi)測(ce)速(su)式流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)，適用于(yu)具有導(dao)電(dian)(dian)性液(ye)體(ti)體(ti)積流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)(liang)。它(ta)的(de)(de)工作原理(li)是(shi)基(ji)于(yu)法拉第電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)感應定(ding)(ding)律(lv)，定(ding)(ding)律(lv)要(yao)(yao)(yao)點是(shi)導(dao)體(ti)在(zai)(zai)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)中(zhong)切割磁(ci)(ci)(ci)力線(xian)(xian)方向運(yun)動(dong)時，導(dao)體(ti)受磁(ci)(ci)(ci)場(chang)感應產生感應電(dian)(dian)勢(shi)E。電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)主(zhu)要(yao)(yao)(yao)由(you)變(bian)送器和(he)轉(zhuan)換器組成。被(bei)測(ce)介質的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)經(jing)變(bian)送器變(bian)換成感應電(dian)(dian)勢(shi)后(hou)，再經(jing)轉(zhuan)換器把感應電(dian)(dian)勢(shi)信號(hao)轉(zhuan)換成為(wei)(wei)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)信號(hao)作為(wei)(wei)輸出，以便進行遠方指示記錄或作為(wei)(wei)控(kong)制信號(hao)。電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)在(zai)(zai)測(ce)量(liang)(liang)(liang)通道內無(wu)(wu)任何(he)固(gu)定(ding)(ding)或可(ke)動(dong)的(de)(de)節(jie)流(liu)(liu)(liu)部件，對流(liu)(liu)(liu)體(ti)無(wu)(wu)壓力損失，其輸出特性與被(bei)測(ce)液(ye)體(ti)的(de)(de)密度、黏(nian)度、流(liu)(liu)(liu)動(dong)狀況無(wu)(wu)關，適用于(yu)測(ce)量(liang)(liang)(liang)污(wu)水處理(li)中(zhong)帶有固(gu)體(ti)微顆粒的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)體(ti)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)。同時電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)安裝的(de)(de)直(zhi)管(guan)(guan)(guan)段要(yao)(yao)(yao)求(qiu)通常為(wei)(wei)前5D、后(hou)2D(D為(wei)(wei)所選儀表的(de)(de)內直(zhi)徑，見圖2)，相對于(yu)差壓式流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)對于(yu)直(zhi)管(guan)(guan)(guan)段的(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)要(yao)(yao)(yao)短(duan)得多。正(zheng)是(shi)因(yin)為(wei)(wei)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)的(de)(de)這些特點，因(yin)此它(ta)在(zai)(zai)污(wu)水處理(li)中(zhong)得到廣泛應用。在(zai)(zai)污(wu)水處理(li)廠的(de)(de)進出水管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)、污(wu)泥管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)上都可(ke)以考慮設(she)計(ji)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)進行測(ce)量(liang)(liang)(liang)。需(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)注意(yi)的(de)(de)是(shi)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)對于(yu)測(ce)量(liang)(liang)(liang)液(ye)體(ti)的(de)(de)電(dian)(dian)導(dao)率(lv)和(he)流(liu)(liu)(liu)速(su)都有要(yao)(yao)(yao)求(qiu)，需(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)在(zai)(zai)設(she)計(ji)時特別注意(yi)加以考慮。
圖1 污水處理(li)主(zhu)要流量儀(yi)表對照表
圖2 電磁流量(liang)計安裝示意圖
2.3.2 超聲波流量計
超(chao)聲(sheng)波流(liu)量(liang)計(ji)按(an)其安裝形式一般分為(wei)外夾式和管段式、插入式，根據其檢測的方式，又(you)可分為(wei)傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲(sheng)法及(ji)相關法等不同類型的超(chao)聲(sheng)波流(liu)量(liang)計(ji)。
其中管(guan)道(dao)外夾式超聲流(liu)量(liang)計可以不(bu)(bu)用斷開管(guan)路安(an)(an)裝(不(bu)(bu)像電磁流(liu)量(liang)計那樣需(xu)要斷開管(guan)路安(an)(an)裝)，也(ye)不(bu)(bu)需(xu)要安(an)(an)裝旁通管(guan)路和閥門(men)，測(ce)量(liang)管(guan)路口徑可以達到(dao)幾米，維護方便，可以對流(liu)體無任何影(ying)響下來(lai)進行流(liu)量(liang)測(ce)量(liang)，因(yin)此在(zai)污水處理中的大口徑的進出水管(guan)道(dao)流(liu)量(liang)測(ce)量(liang)中也(ye)得到(dao)較多的應用。
在設(she)計應(ying)(ying)用超聲(sheng)波流量計中(zhong)尤其需要注意選(xuan)擇合適(shi)的安(an)(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)位置，所選(xuan)安(an)(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)管(guan)道圓(yuan)度好，內表(biao)面(mian)光滑且壁厚均勻，安(an)(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)管(guan)段(duan)應(ying)(ying)避開干擾和(he)渦流這(zhe)兩種(zhong)對(dui)測量精度影響(xiang)較大(da)的情況，避免安(an)(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)在水泵(beng)、變頻(pin)器附近(jin)，即(ji)有(you)強磁場和(he)震(zhen)動干擾處安(an)(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)儀表(biao)。同時也應(ying)(ying)該滿足相應(ying)(ying)的直管(guan)段(duan)要求(上游10倍(bei)管(guan)徑(jing)，下游5倍(bei)管(guan)徑(jing))。
2.3.3 差壓式流量計
污水(shui)處(chu)理中的(de)曝氣(qi)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)一(yi)(yi)般選用(yong)差(cha)壓(ya)式流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)，如威力(li)(li)巴(VERABAR)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)，德爾塔巴(Deltaflow)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)。這兩種儀表都是插入式安裝(zhuang)，可在帶壓(ya)情(qing)況下拆(chai)卸維護檢查，不(bu)影(ying)響風(feng)機(ji)和(he)(he)壓(ya)縮機(ji)運(yun)(yun)行。在設(she)計(ji)時(shi)需要(yao)注意，由于(yu)威力(li)(li)巴和(he)(he)德爾塔巴流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)的(de)差(cha)壓(ya)信號(hao)都比(bi)較小(約在幾(ji)個mmH2O到幾(ji)十個mmH2O之間)，必要(yao)時(shi)，在保證滿足前后直管(guan)段要(yao)求的(de)情(qing)況下，可采取(qu)漸縮管(guan)道(dao)的(de)方法，提(ti)高(gao)流(liu)(liu)速，增大差(cha)壓(ya)信號(hao)。另外，選擇適當的(de)微差(cha)壓(ya)變送器對(dui)準確的(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)也(ye)是十分必要(yao)的(de)，建議(yi)選用(yong)高(gao)精度(du)的(de)(0.5%)微差(cha)壓(ya)變送器。在進(jin)行氣(qi)體(ti)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)時(shi)，需要(yao)進(jin)行溫度(du)和(he)(he)壓(ya)力(li)(li)補(bu)償。當工藝管(guan)道(dao)內溫度(du)和(he)(he)壓(ya)力(li)(li)變化不(bu)大時(shi)，在滿足測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)準確度(du)的(de)情(qing)況下，也(ye)可以采用(yong)固定的(de)溫度(du)、壓(ya)力(li)(li)值(zhi)進(jin)行補(bu)償。一(yi)(yi)個精度(du)高(gao)，穩定性好的(de)氣(qi)體(ti)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)系(xi)統(tong)，對(dui)鼓風(feng)曝氣(qi)系(xi)統(tong)節約電能，降低運(yun)(yun)行成(cheng)本，起作(zuo)積極的(de)作(zuo)用(yong)。
2.3.4 明渠式超聲波流量計
明渠(qu)(qu)式超聲波流(liu)量(liang)計是一(yi)種在污水(shui)處(chu)理廠應用(yong)很廣的流(liu)量(liang)計，適用(yong)于(yu)工藝(yi)流(liu)程(cheng)中(zhong)進出(chu)水(shui)是明渠(qu)(qu)形(xing)式而非(fei)管道(dao)的場合(he)。在污水(shui)廠中(zhong)常用(yong)的明渠(qu)(qu)巴歇兒水(shui)槽、三角(jiao)堰、梯形(xing)槽、矩形(xing)槽等。
選用(yong)明(ming)渠流量計(ji)，不(bu)僅對儀表的精度、性能、穩定性高要(yao)求，同(tong)時(shi)對不(bu)同(tong)明(ming)渠具體(ti)堰(yan)槽的制(zhi)作精度要(yao)求也非(fei)常高。因為無論(lun)采用(yong)哪一種堰(yan)槽，最終(zhong)流量Q的大小(xiao)由水位(wei)的高度h來確定的。其(qi)函數關系是Q=F(h)。
2.4 物位儀表
物位檢(jian)(jian)測(ce)儀表按照被測(ce)介質(zhi)分為(wei)液(ye)(ye)位檢(jian)(jian)測(ce)儀表和料位檢(jian)(jian)測(ce)儀表，污水處理中使用較多(duo)的是液(ye)(ye)位檢(jian)(jian)測(ce)儀表，其中又以超聲波液(ye)(ye)位計為(wei)主(zhu)。這種液(ye)(ye)位計無(wu)機械可動部分，可靠性(xing)高，安(an)裝簡單(dan)、方便(bian)，屬于非(fei)接觸測(ce)量(liang)，且(qie)不(bu)受液(ye)(ye)體的粘度、密度等(deng)影響(xiang)，因(yin)此(ci)多(duo)用于藥池、排泥(ni)水池等(deng)的液(ye)(ye)位測(ce)量(liang)。
超(chao)聲(sheng)波(bo)液(ye)(ye)位(wei)(wei)計的(de)傳(chuan)(chuan)感器(qi)由(you)一對發射(she)、接(jie)收(shou)換能器(qi)組成。發射(she)換能器(qi)面對液(ye)(ye)面發射(she)超(chao)聲(sheng)波(bo)脈沖(chong)(chong)，超(chao)聲(sheng)波(bo)脈沖(chong)(chong)從液(ye)(ye)面上(shang)反射(she)回(hui)來，被接(jie)收(shou)換能器(qi)接(jie)收(shou)。根(gen)據(ju)(ju)發射(she)至接(jie)收(shou)的(de)時(shi)間(jian)可(ke)確定(ding)傳(chuan)(chuan)感器(qi)與液(ye)(ye)面之間(jian)的(de)距離，即可(ke)換算成液(ye)(ye)位(wei)(wei)。其(qi)精確度為±0.5%。根(gen)據(ju)(ju)超(chao)聲(sheng)波(bo)液(ye)(ye)位(wei)(wei)計的(de)非接(jie)觸(chu)式測(ce)量(liang)原理(li)，因(yin)此(ci)從理(li)論上(shang)來講(jiang)，它適用于污水(shui)處理(li)工(gong)藝(yi)過(guo)程中(zhong)的(de)液(ye)(ye)位(wei)(wei)測(ce)量(liang)。但在實際(ji)應用中(zhong)它會受(shou)到各種因(yin)素(su)如安裝位(wei)(wei)置、溫度、壓力、濕度以及(ji)被測(ce)介質表(biao)面的(de)泡(pao)沫、浪涌等的(de)影響。因(yin)此(ci)，正確選擇(ze)和使用超(chao)聲(sheng)波(bo)液(ye)(ye)位(wei)(wei)計有(you)著十分(fen)實際(ji)的(de)意義。應根(gen)據(ju)(ju)實際(ji)的(de)測(ce)量(liang)范圍來選擇(ze)合適的(de)儀表(biao)。根(gen)據(ju)(ju)超(chao)聲(sheng)波(bo)特性，頻率(lv)越(yue)(yue)(yue)(yue)低(di)，傳(chuan)(chuan)輸距離越(yue)(yue)(yue)(yue)遠，但聲(sheng)波(bo)的(de)指向(xiang)性就越(yue)(yue)(yue)(yue)差;頻率(lv)越(yue)(yue)(yue)(yue)高(gao)，指向(xiang)性越(yue)(yue)(yue)(yue)好，但傳(chuan)(chuan)輸距離越(yue)(yue)(yue)(yue)小(xiao)。目前超(chao)聲(sheng)波(bo)液(ye)(ye)位(wei)(wei)計的(de)測(ce)量(liang)范圍從0.5米(mi)到幾十米(mi)。
此外對于工(gong)藝(yi)不要求連(lian)續檢測(ce)而僅需報警或聯(lian)鎖設(she)備動作的池內、活液罐等設(she)備液位(wei)可采用液位(wei)開關進行檢測(ce)，從而控制儀表(biao)設(she)備的投(tou)資。
2.5 分析儀表
在(zai)污(wu)水(shui)處理(li)過程中，有許多反映水(shui)質(zhi)的(de)(de)(de)重要參數如：溶解(jie)氧(DO)、pH、污(wu)泥濃度、濁(zhuo)度、SS懸浮物等(deng)。在(zai)線檢(jian)測這(zhe)些(xie)參數可以實(shi)時地(di)了解(jie)和掌握污(wu)水(shui)處理(li)的(de)(de)(de)情況(kuang)，并根據這(zhe)些(xie)參數對工藝(yi)及設備的(de)(de)(de)運行進(jin)行自(zi)動控(kong)制和調整，以確保污(wu)水(shui)處理(li)的(de)(de)(de)正常運行并達到(dao)排放標(biao)準。在(zai)以往的(de)(de)(de)水(shui)處理(li)廠(chang)中大多是采用(yong)化(hua)驗分析的(de)(de)(de)方法來得到(dao)的(de)(de)(de)，隨(sui)著自(zi)動化(hua)儀(yi)表(biao)測量技術等(deng)領域技術的(de)(de)(de)發展，越來越多的(de)(de)(de)水(shui)質(zhi)分析儀(yi)表(biao)逐漸應(ying)用(yong)于污(wu)水(shui)處理(li)。
2.5.1 溶解氧儀
水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)微生(sheng)物等得以(yi)生(sheng)存的(de)(de)一(yi)個重(zhong)(zhong)要(yao)條件是水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)溶解(jie)有一(yi)定量(liang)的(de)(de)氧(yang)氣，稱之為溶解(jie)氧(yang)(DO)。當水(shui)(shui)體中(zhong)(zhong)含有還原性污染物時(shi)，DO量(liang)就(jiu)會降(jiang)低(di)，當DO低(di)于(yu)4mg/l以(yi)下(xia)時(shi)，水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)生(sheng)物就(jiu)難以(yi)生(sheng)存了。因此，溶解(jie)氧(yang)是水(shui)(shui)質監測的(de)(de)重(zhong)(zhong)要(yao)指標之一(yi)。水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)含氧(yang)量(liang)可以(yi)充分(fen)顯示(shi)水(shui)(shui)自凈(jing)的(de)(de)程(cheng)度和(he)可流(liu)入水(shui)(shui)的(de)(de)污水(shui)(shui)量(liang)。而對于(yu)生(sheng)物處理來說，更需(xu)了解(jie)曝(pu)(pu)氣池中(zhong)(zhong)的(de)(de)含氧(yang)量(liang)，根(gen)據該(gai)氧(yang)量(liang)信號，來控制鼓(gu)風(feng)機對曝(pu)(pu)氣池的(de)(de)供氧(yang)量(liang)。
溶氧儀主要(yao)由傳(chuan)感器(qi)和(he)變送器(qi)兩部分(fen)組(zu)成(cheng)。若從傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)結構形式上分(fen)，主要(yao)有兩種(zhong)：覆膜(mo)電(dian)(dian)極和(he)無膜(mo)電(dian)(dian)極。這兩種(zhong)電(dian)(dian)極都(dou)由陰極、陽極和(he)電(dian)(dian)解(jie)液組(zu)成(cheng)。在(zai)設計中需要(yao)為溶解(jie)氧儀考(kao)慮合適的(de)(de)安裝位置，從而避(bi)免探頭結垢，也避(bi)免測(ce)量(liang)值(zhi)波動。
2.5.2 化學需氧量(COD)分析儀
化學需氧(yang)量(ChemicalOxygenDemand，簡稱COD)是在一定的(de)(de)(de)(de)(de)條件下，采用(yong)一定的(de)(de)(de)(de)(de)強氧(yang)化劑(ji)處理水(shui)樣時(shi)，所消耗的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化劑(ji)量。它(ta)是表(biao)示(shi)水(shui)中(zhong)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)(yuan)性(xing)物(wu)(wu)(wu)質多(duo)(duo)少(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)一個指(zhi)標(biao)。水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)(yuan)性(xing)物(wu)(wu)(wu)質有(you)(you)各(ge)種有(you)(you)機物(wu)(wu)(wu)、亞硝酸鹽、硫化物(wu)(wu)(wu)、亞鐵鹽等，其(qi)中(zhong)主要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)(yuan)物(wu)(wu)(wu)質是有(you)(you)機物(wu)(wu)(wu)，所以COD值又往(wang)往(wang)作(zuo)為衡量水(shui)中(zhong)有(you)(you)機物(wu)(wu)(wu)質含量多(duo)(duo)少(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)指(zhi)標(biao)。化學需氧(yang)量越(yue)大(da)，說明水(shui)體受有(you)(you)機物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)污染越(yue)嚴重，因此污水(shui)處理裝置的(de)(de)(de)(de)(de)進出口(kou)COD值是很重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)參數。
COD測(ce)(ce)定(ding)儀(yi)主要有(you)分光(guang)(guang)光(guang)(guang)液(ye)(ye)測(ce)(ce)定(ding)法及電化(hua)學測(ce)(ce)定(ding)兩種類型。分光(guang)(guang)光(guang)(guang)液(ye)(ye)法測(ce)(ce)定(ding)COD值的儀(yi)器，工作原理(li)是水(shui)樣(yang)、重鉻酸(suan)鉀、催(cui)化(hua)劑及濃硫酸(suan)的混(hun)(hun)合液(ye)(ye)在消解(jie)池(chi)加熱(re)到(dao)一定(ding)溫(wen)度時混(hun)(hun)合液(ye)(ye)中(zhong)的鉻離子從四價還(huan)原為三(san)價，液(ye)(ye)體顏色(se)發生(sheng)改(gai)變，變色(se)的程度與水(shui)樣(yang)中(zhong)有(you)機物含量成對應關系，儀(yi)器通過比(bi)色(se)換算顯示出COD值。
COD值是反(fan)映(ying)污(wu)水(shui)處理廠出水(shui)水(shui)質的(de)重要監(jian)測指標(biao)，需(xu)要提供給(gei)相(xiang)關主(zhu)管部門供其監(jian)督處理效果(guo)是否達到(dao)國(guo)家規定的(de)排放要求(qiu)。由于COD分析(xi)儀(yi)是屬(shu)于比(bi)較精(jing)密(mi)的(de)分析(xi)儀(yi)器，國(guo)外在研(yan)制生產(chan)以及技術上(shang)更為成熟，為了(le)保(bao)證(zheng)正確的(de)測量(liang)，特別是工藝要求(qiu)很高的(de)情況下(xia)，在選型(xing)(xing)設計時(shi)可(ke)以考慮國(guo)外產(chan)品。在選型(xing)(xing)時(shi)要注(zhu)意量(liang)程、精(jing)度、使用條件(jian)等主(zhu)要參數，同時(shi)應該考慮儀(yi)表耗(hao)材備(bei)件(jian)是否易購。
2.5.3 pH計
在污水進(jin)(jin)、出(chu)口均(jun)設有pH分析儀，進(jin)(jin)水處配置pH計(ji)(ji)的目(mu)的是(shi)方(fang)便工藝人(ren)員針(zhen)對進(jin)(jin)水水質采(cai)取相應的控制調節手段，以(yi)滿(man)足后續處理的要求。在出(chu)水處設置pH計(ji)(ji)的目(mu)的是(shi)反映處理的效果，方(fang)便廠部(bu)和政府部(bu)門對污水廠運(yun)行狀態監(jian)管。
pH計的(de)(de)基本工作原理是用電(dian)(dian)(dian)位法(fa)測(ce)量(liang)溶(rong)液的(de)(de)酸堿度(du)，插(cha)人待測(ce)溶(rong)液的(de)(de)測(ce)量(liang)電(dian)(dian)(dian)極(ji)與(yu)具有恒定電(dian)(dian)(dian)位的(de)(de)參(can)比電(dian)(dian)(dian)極(ji)之間的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)勢差與(yu)溶(rong)液pH值(zhi)之間有固定的(de)(de)函數關(guan)系(xi)，由此(ci)通過測(ce)量(liang)電(dian)(dian)(dian)勢得出pH值(zhi)。
2.5.4 污泥濃度計
污(wu)泥(ni)的(de)濃(nong)(nong)度也(ye)是污(wu)水(shui)處理工(gong)藝中需要(yao)檢(jian)測的(de)重(zhong)要(yao)參數之(zhi)一(yi)。污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)度計一(yi)般多(duo)用于污(wu)泥(ni)處理工(gong)段，多(duo)為管道安裝。根(gen)據污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)度來控(kong)制(zhi)絮(xu)凝劑的(de)投加(jia)量(liang)，目的(de)是促進污(wu)泥(ni)的(de)濃(nong)(nong)縮(suo)，一(yi)方面可(ke)以提高污(wu)泥(ni)脫(tuo)水(shui)設備(采(cai)用板(ban)框壓(ya)濾機)的(de)效率，節約(yue)能耗，另外使脫(tuo)水(shui)后的(de)污(wu)泥(ni)品比較干而便于運輸。目前(qian)，污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)度計的(de)工(gong)作原理大致可(ke)分為光學型(xing)、輻射(she)型(xing)和超聲波三種。
2.5.5 其它
在(zai)市政(zheng)污(wu)水(shui)與工業污(wu)水(shui)處(chu)(chu)理中在(zai)線分(fen)析(xi)(xi)儀表還有濁度(du)計、泥位計、懸浮物(wu)濃(nong)度(du)計、余(yu)氯計等，這(zhe)些分(fen)析(xi)(xi)儀表主要(yao)也是基于(yu)(yu)光學原理或電化學原理的儀表。根據不同的處(chu)(chu)理工藝(yi)及(ji)不同的原水(shui)水(shui)質，按需(xu)運用于(yu)(yu)不同的控制或水(shui)質監測。
3 儀表設計原則與注意事項
3.1 污水處理儀表主要設計原則
在污水處(chu)理(li)工藝流程中，現(xian)場儀(yi)(yi)表不僅負責采集工藝參數，以確(que)保自動(dong)控(kong)制(zhi)(zhi)系統正常運(yun)行和控(kong)制(zhi)(zhi)，還是科學管理(li)、環保監(jian)控(kong)的(de)(de)重(zhong)要基礎保證(zheng)，因此(ci)(ci)在設計選型時(shi)應盡量選用(yong)高精度、高穩定(ding)性、免維(wei)(wei)護(hu)(hu)或低維(wei)(wei)護(hu)(hu)的(de)(de)智能儀(yi)(yi)表，為了生產過程中便于現(xian)場巡視(shi)與儀(yi)(yi)表維(wei)(wei)護(hu)(hu)，設計中可采用(yong)帶現(xian)場顯示的(de)(de)變送器，與此(ci)(ci)同時(shi)也應盡量注意儀(yi)(yi)表的(de)(de)性價(jia)比。
在(zai)設計(ji)配(pei)置(zhi)污(wu)水處(chu)理儀(yi)器儀(yi)表(biao)時，必須考(kao)慮(lv)到安(an)全防護手(shou)段。由于污(wu)水處(chu)理環境(jing)(jing)比較惡(e)劣，很多(duo)現場儀(yi)表(biao)在(zai)井(jing)下或(huo)則露(lu)天環境(jing)(jing)，更有些浸泡在(zai)污(wu)水里(li)(li)。井(jing)下儀(yi)表(biao)和浸泡在(zai)污(wu)水里(li)(li)的儀(yi)表(biao)防護等級可選IP68，露(lu)天的儀(yi)表(biao)選IP65，同(tong)時應(ying)該根據儀(yi)表(biao)的具體考(kao)慮(lv)設置(zhi)儀(yi)表(biao)保護箱(xiang)，在(zai)北方(fang)等溫度較低地區還應(ying)考(kao)慮(lv)保溫措施。
儀(yi)表(biao)的設計應(ying)(ying)考慮環境的適應(ying)(ying)性(xing).特(te)別(bie)是傳感(gan)(gan)器如直接(jie)(jie)與污水、污泥介質接(jie)(jie)觸，很容(rong)易腐(fu)蝕和結垢。因此應(ying)(ying)盡量選(xuan)擇非接(jie)(jie)觸式(shi)(shi)的、無阻塞隔(ge)膜式(shi)(shi)、電磁(ci)式(shi)(shi)和可清洗式(shi)(shi)的傳感(gan)(gan)器(如超聲波、電磁(ci)式(shi)(shi)等)。
在(zai)儀表設計(ji)中(zhong)應盡量選用不斷流拆卸式和維(wei)護周(zhou)期(qi)較(jiao)長的儀表，方便維(wei)護管理。
在(zai)(zai)儀表(biao)(biao)設(she)計中優先考(kao)慮節能型(xing)的(de)儀表(biao)(biao)產(chan)品(pin)。儀表(biao)(biao)設(she)計中對于(yu)(yu)特殊(shu)場(chang)合(he)(he)應(ying)考(kao)慮儀表(biao)(biao)的(de)防(fang)(fang)爆性(xing)能。對于(yu)(yu)處于(yu)(yu)雷(lei)區(qu)的(de)污(wu)水處理廠，儀表(biao)(biao)變送(song)器(qi)的(de)電(dian)源(yuan)和(he)送(song)信號到PLC的(de)輸出端(duan)應(ying)接(jie)防(fang)(fang)雷(lei)器(qi)，保證系統的(de)安(an)(an)全(quan)可靠性(xing)。對于(yu)(yu)泥區(qu)的(de)儀表(biao)(biao)，由于(yu)(yu)泥區(qu)的(de)整個(ge)空(kong)氣(qi)中，有較大比例的(de)沼(zhao)氣(qi)。儀表(biao)(biao)配置應(ying)選用本安(an)(an)型(xing)儀表(biao)(biao)，在(zai)(zai)進行電(dian)器(qi)連接(jie)時應(ying)與安(an)(an)全(quan)柵(zha)組成本安(an)(an)防(fang)(fang)爆系統。而且安(an)(an)全(quan)柵(zha)和(he)電(dian)源(yuan)置于(yu)(yu)安(an)(an)全(quan)區(qu)。安(an)(an)全(quan)柵(zha)在(zai)(zai)選型(xing)時一定(ding)要注意防(fang)(fang)爆等級及廠家是(shi)否有防(fang)(fang)爆合(he)(he)格證。
3.2 污水處理中儀表設計中的注意事項
許(xu)多分析(xi)儀(yi)(yi)表的(de)(de)(de)傳感(gan)器是電(dian)極(pH計、溶解氧等)組成的(de)(de)(de)，而在(zai)實際(ji)使用中(zhong)，電(dian)極易(yi)被油脂或(huo)污(wu)物(wu)覆蓋而不能測量。因此在(zai)這些(xie)分析(xi)儀(yi)(yi)的(de)(de)(de)選型時(shi)，必須充分考(kao)慮電(dian)極的(de)(de)(de)清(qing)洗問題。目前，清(qing)洗方式有人工定(ding)期(qi)清(qing)洗，或(huo)機械清(qing)洗、超(chao)聲波自動清(qing)洗、溶液噴(pen)射(she)清(qing)洗以(yi)及空氣噴(pen)射(she)清(qing)洗。 在(zai)儀(yi)(yi)表設(she)計中(zhong)應盡量選用不斷流拆卸(xie)式和維(wei)護周期(qi)較長的(de)(de)(de)儀(yi)(yi)表的(de)(de)(de)同時(shi)，對于(yu)清(qing)洗、維(wei)護及更(geng)換時(shi)必須拆卸(xie)的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)式安裝儀(yi)(yi)表及其(qi)傳感(gan)器，應在(zai)管(guan)道(dao)上設(she)計安裝旁通(tong)閥，以(yi)免在(zai)其(qi)更(geng)換或(huo)發生故障時(shi)，需(xu)要停止工藝運(yun)行(xing)。
污水處理中儀(yi)表設(she)計需要與(yu)工(gong)藝(yi)緊密結合，選取(qu)合適的(de)測量或取(qu)樣位置。分(fen)析儀(yi)表的(de)安裝位置一定要選擇在活動的(de)區(qu)域，不(bu)能設(she)置在死區(qu)。若設(she)置在引出工(gong)藝(yi)管路時，這根(gen)工(gong)藝(yi)管路中介質(zhi)必(bi)須(xu)是流動的(de)。
4 小結
合理(li)(li)正確的(de)設計和應(ying)用(yong)自(zi)動化儀(yi)表對于(yu)污水(shui)處理(li)(li)起著重(zhong)要的(de)作用(yong)。在設計污水(shui)處理(li)(li)中的(de)自(zi)動化儀(yi)表時，應(ying)讓儀(yi)表滿足穩(wen)定(ding)可靠(kao)，操作簡單，安裝(zhuang)方便(bian)，物美(mei)價(jia)廉，連續測量，反應(ying)靈敏，互換性(xing)強，便(bian)于(yu)維護的(de)要求。
污(wu)水處(chu)理(li)中儀表設計安(an)裝時(shi)需要(yao)(yao)注(zhu)意結合工(gong)藝(yi)過程對不同的(de)(de)檢測對象和要(yao)(yao)求選(xuan)用(yong)適用(yong)的(de)(de)儀表，具體(ti)安(an)裝應(ying)用(yong)時(shi)注(zhu)意具體(ti)的(de)(de)工(gong)況條件。
污(wu)水處(chu)理中儀表(biao)投入使用后，應注意儀表(biao)的維(wei)(wei)護，形成完善的巡(xun)檢和維(wei)(wei)護保養制度(du)，從而保證儀表(biao)的準確性，以利于監(jian)控系統的正常運行。
目前我國許(xu)多(duo)城市污水處理(li)(li)采用(yong)BOT模式的(de)項目較(jiao)多(duo)，為了控(kong)制項目的(de)合理(li)(li)投資(zi)，在設計中考(kao)慮(lv)儀(yi)表可靠性等(deng)技術指標的(de)同(tong)時也應(ying)(ying)該充分考(kao)慮(lv)儀(yi)表選型(xing)的(de)實用(yong)性，不應(ying)(ying)盲目的(de)提(ti)高儀(yi)表檔(dang)次，并且應(ying)(ying)盡可能選用(yong)國產(chan)儀(yi)表和嘗試多(duo)種品牌儀(yi)表的(de)應(ying)(ying)用(yong)，以推(tui)進國產(chan)儀(yi)表行(xing)業的(de)前進。
原標題:污水處理中(zhong)自(zi)動化儀(yi)表設(she)計與應用
